CN101265673B - 一种生物造纸制浆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物造纸制浆方法，其将乙醇发酵和造纸制浆结合起来，有助于减少制浆成本，促进乙醇法制将技术的推广，减少造纸工业环境的污染。本发明采用的技术方案为：直接使用淀粉、纤维素糖化液和糖蜜、单糖以及上述组分经过乙醇发酵获得的乙醇、二氧化碳、有机酸和无机盐以及余热分离木质素和制备纸浆。

Description

一种生物造纸制浆方法
一、技术领域：
本发明涉及一种造纸制浆方法，尤其是涉及一种环保造纸制浆方法。
二、背景技术：
在造纸工业，酸、碱法制浆产生的废水、废气如果得不到有效及时处理，经常带来的环境污染，由此导致许多的小造纸厂被关闭，但也由此引发原来作为造纸原料的秸秆过剩，在缺少方便有效的新的秸秆利用技术面前，农民燃烧秸秆又带来新的甚至更严重的空气污染。
已经出现的乙醇法制浆和低酸法乙醇制浆技术可以大大减少造纸制浆污染。只是由于所需的乙醇和高温高压条件增加了造纸成本，实际推广使用很困难。用在分离木质素溶剂的乙醇，如果不采用直接购买的高纯度乙醇和无机酸，制浆成本会大大降低。如果采用的乙醇直接来自本厂的生物质乙醇发酵生产，这样的制浆技术属于生物法制浆。
乙醇来源于石化和发酵，特别是发酵。现阶段原料主要是淀粉和糖蜜，发酵过程产生乙醇的同时，释放二氧化碳和反应热，乙醇和二氧化碳处在上清液中，二氧化碳夹杂着乙醇自动溢出发酵罐。每生产一吨乙醇，就有0.9吨的二氧化碳生成。发酵过程中的酵母菌容易受到乙醇浓度的负反馈抑制，即使反应物剩余也不再产生乙醇，为了减少生成的乙醇对酵母菌的乙醇能力的抑制，形成了不断排除已经生成的乙醇和不断补加反应物的乙醇连续发酵技术。
造纸厂和生物质乙醇发酵的原料可以都是秸秆、木材和杂草，最终利用的都是纤维素。造纸厂蒸煮所得的纤维素是以纸浆形式存在的，其中采用的酸法、碱法蒸煮导致制将通常包含有大量抑制酵母菌繁殖生长的物质，很难直接用于乙醇发酵。但亚硫酸盐法制浆的废水和乙醇法制浆、特别是乙醇法制浆获得的蒸煮液经过适当处理，则是可以用于酒精发酵的。
三、发明内容：
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种生物造纸制浆方法，其将乙醇发酵和造纸制浆结合起来，有助于减少制浆成本，促进乙醇法制将技术的推广，减少造纸工业环境的污染。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种生物造纸制浆方法，其特征在于：直接使用淀粉、纤维素糖化液和糖蜜、单糖以及上述组分经过乙醇发酵获得的乙醇、二氧化碳、有机酸和无机盐以及余热分离木质素和制备纸浆。
上述步骤包括；首先利用淀粉、纤维素的糖化液和糖蜜发酵生产酒精，获得的发酵醪液直接用于制浆原料的蒸煮，在乙醇发酵罐内，加入的糖化液在酵母菌的作用下，产生酒精、二氧化碳和余热，这些产物和余热不断的被罐内的秸秆、草木屑和木片吸收利用，在发酵过程中，制浆原料中的木质素被逐渐分离，根据实际的发酵进程，新的糖化液间断性的补加到发酵罐内，直至发酵不再进行；发酵结束即开始过滤，滤液在另罐内收集保存，随后集中蒸馏，除去木质素后获得乙醇，滤渣留作制浆，废水再次用于乙醇发酵，用由此蒸馏获得的乙醇进行脱去木质素的再处理。
上述乙醇发酵和制浆同步或非同步，在同一反应器或不在同一反应器进行。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
1、乙醇不需要另行购买和蒸馏，没有乙醇的浪费；
2、制浆和乙醇发酵同时进行，利用了乙醇发酵前发酵液组分和乙醇发酵后产生的乙醇、二氧化碳、有机酸、无机盐和余热对木质纤维素的溶胀作用和脱木质素作用；
3、废水用于乙醇发酵，水循环使用；
4、成本低，污染小。
四、具体实施方式：
本发明为一种生物制浆方法。将乙醇发酵和造纸制浆结合起来，乙醇发酵和除木质素同时进行，用淀粉糖化液、糖蜜和单糖以及它们乙醇发酵后的乙醇和二氧化碳及余热直接除去木质素。制浆需要的除去木质素的添加物来自乙醇和其它发酵前的糖化液、糖蜜和各种单糖以及经过酵母菌发酵的发酵液，乙醇发酵和制浆可同步或非同步、在同一反应器或不在同一反应器进行。
本发明的具体实施过程：首先利用糖蜜、淀粉和纤维素的糖化液发酵生产酒精，获得的发酵醪液不经过酒精蒸馏，直接用于制浆原料的蒸煮。在乙醇发酵罐内，加入的糖化液在酵母菌的作用下，产生酒精、二氧化碳、有机酸、无机盐和余热，这些产物和余热不断的被罐内的秸秆、草木屑和木片吸收利用，在长达60余小时的发酵过程中，制浆原料中的木质素被逐渐分离，根据实际的发酵进程，新的糖化液可以间断性的补加到发酵罐内，直至发酵不再进行。发酵结束即开始过滤，滤液在另罐内收集保存，随后集中蒸馏，除去木质素后获得乙醇。滤渣留作制浆，废水可以再次用于乙醇发酵。可以用由此蒸馏获得的乙醇进行脱去木质素的再处理。
实施例1、
在1L三角瓶内，首先加入洗净、切短为适于造纸制浆长短的小麦秸秆0.1kg，再先后加入500ml淀粉糖化液，搅拌后煮沸加热灭菌至无菌，冷却至室温后接入已经扩大培养的酒精酵母菌种子液适量(公知的常规用量)，按照常规进入乙醇发酵阶段，根据实际的发酵进程，为了提高乙醇浓度，可补加适量(公知的常规用量)的糖化液，直至发酵停止。发酵结束后，充分搅拌后过滤：滤液在一烧瓶内保存，待集中蒸馏后获得乙醇和木质素；滤渣按照原来乙醇法造纸制浆的其它工艺进行再处理。乙醇发酵结束后，也可以在瓶内保留适当发酵液，作为第二批发酵的种子液。
实施例2、
在实施例1基础上，增加2个容积为1L的三角瓶，且均加入0.1kg的上述小麦秸秆片段，三个三角瓶相互连通，实现连续发酵，即第一个三角瓶溢出物进入第二个三角瓶，第二个三角瓶溢出物进入第三个三角瓶。在第一个三角瓶的发酵进入主发酵期后，开始补加糖化液。

Claims (2)

1.一种生物造纸制浆方法，其特征在于：直接使用淀粉、纤维素糖化液和糖蜜、单糖以及上述组分经过乙醇发酵获得的乙醇、二氧化碳、有机酸和无机盐以及余热分离木质素和制备纸浆，首先利用淀粉、纤维素的糖化液和糖蜜发酵生产酒精，获得的发酵醪液直接用于制浆原料的蒸煮，在乙醇发酵罐内，加入的糖化液在酵母菌的作用下，产生酒精、二氧化碳和余热，这些产物和余热不断的被罐内的秸秆、草木屑和木片吸收利用，在发酵过程中，制浆原料中的木质素被逐渐分离，根据实际的发酵进程，新的糖化液间断性的补加到发酵罐内，直至发酵不再进行；发酵结束即开始过滤，滤液在另罐内收集保存，随后集中蒸馏，除去木质素后获得乙醇，滤渣留作制浆，废水再次用于乙醇发酵，用由此蒸馏获得的乙醇进行脱去木质素的再处理。
2.根据权利要求1所述的一种生物造纸制浆方法，其特征在于：乙醇发酵和制浆同步或非同步，在同一反应器或不在同一反应器进行。
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